案例背景
近來在美國德克薩斯州，一家大型煉油廠的鍋爐發(fā)生蒸汽冷凝水污染和嚴(yán)重結(jié)垢，導(dǎo)致意外停產(chǎn)。鍋爐受損、非常規(guī)維修、停產(chǎn)等帶來的經(jīng)濟(jì)損失，迫使煉油廠開始評估現(xiàn)行的冷凝水監(jiān)測技術(shù)。評估小組得出的結(jié)論是，現(xiàn)行的有機(jī)污染物濃度測量方法經(jīng)常報(bào)數(shù)偏低，而且定期吸樣的取樣方法不足以實(shí)現(xiàn)立即警報(bào)操作人員發(fā)生污染事件。
評估小組確定了以下兩點(diǎn)：在改進(jìn)冷凝水監(jiān)測方法時，應(yīng)改進(jìn)取樣方法，提供更具代表性的油污染冷凝水樣品，從而更好地保護(hù)資產(chǎn)設(shè)備、延長生產(chǎn)運(yùn)行時間；應(yīng)采取更加頻繁的、連續(xù)的、實(shí)時的有機(jī)物監(jiān)測方法，使其能夠立即對操作人員發(fā)出污染警報(bào)。煉油廠還要求，他們在在線型監(jiān)測技術(shù)上的投資必須從實(shí)實(shí)在在的生產(chǎn)延長時間中得到補(bǔ)償。
以前，工廠蒸汽冷凝水的監(jiān)測，是通過收集吸取的樣品，并送到現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行有機(jī)碳分析。實(shí)驗(yàn)室測定結(jié)果通常報(bào)告結(jié)果是，碳含量低于1 ppm。調(diào)查顯示，吸取樣品的方法無法為分析提供具有代表性的樣品。在運(yùn)送樣品和等待分析的過程中，樣品會冷卻；在取樣過程中，結(jié)垢的主要成分烴類會通過揮發(fā)與分相丟失。
煉油廠的評估小組評估了能夠以冷凝水應(yīng)用中常見的溫度來采集和分析樣品，以證明在碳分析中充分反映了實(shí)際烴污染的方法。他們還評估了用在線型分析儀來達(dá)到上述目的，從而為生產(chǎn)提供不間斷保護(hù)的方法。在線型儀器的生產(chǎn)廠家通常為了保護(hù)儀器部件而冷卻要進(jìn)入的樣品，但煉油廠可以使用Sievers分析儀研發(fā)的在線型取樣器，該取樣器能夠處理溫度高達(dá) 85℃（185° F）的冷凝水樣品。
煉油廠和Sievers®分析儀聯(lián)合驗(yàn)證了連續(xù)的在線型有機(jī)物分析技術(shù)方案能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，因此決定采取此技術(shù)方案。評估小組采集并評估了兩個月時段的數(shù)據(jù)（見圖1）。數(shù)據(jù)顯示，有機(jī)碳的典型濃度約為2 ppm，時而發(fā)生的污染事故時濃度達(dá)20-40ppm。連續(xù)監(jiān)測還就一次嚴(yán)重的有機(jī)物污染事件向操作人員發(fā)出警報(bào)，當(dāng)時碳濃度飆升到400 ppm以上。此類監(jiān)測就無法在實(shí)驗(yàn)室分析中完成，這是因?yàn)槲廴臼录呐既恍?，以及吸取的樣品冷卻后，基體發(fā)生變化。
圖一：兩個月時段的有機(jī)物數(shù)據(jù)
煉油廠的維修人員通過數(shù)據(jù)確定了主要泄漏源，并進(jìn)行維修。在線數(shù)據(jù)確認(rèn)了維修成功，有機(jī)物平均濃度降到了2 ppm碳。
持續(xù)的監(jiān)測確認(rèn)了偶爾發(fā)生的來源不明的有機(jī)物污染。煉油廠決定，將冷凝水流經(jīng)顆粒活性炭（GAC，granulated active charcoal）床，以消除較小的偏差。操作人員將分析儀的配置改為雙樣品流模式，分別測量流進(jìn)和流出GAC床的樣品流。分析儀通過有機(jī)物百分比去除率計(jì)算來提供確定GAC床有效性的連續(xù)數(shù)據(jù)。
重復(fù)利用來自工業(yè)過程的冷凝水，會帶來有機(jī)物污染的風(fēng)險。用在線型有機(jī)物監(jiān)測系統(tǒng)來監(jiān)測返回冷凝水質(zhì)量，能夠降低有機(jī)物污染的風(fēng)險，減少因鍋爐結(jié)垢而造成的經(jīng)濟(jì)損失。準(zhǔn)確測量冷凝水質(zhì)量，不但能降低結(jié)垢風(fēng)險，而且能幫助用戶做出再利用或者棄置冷凝水的正確決定。
再利用冷凝水能降低工廠對補(bǔ)充水的需求量，從而降低生產(chǎn)成本，減少廢水處理開支。
此應(yīng)用選擇的分析儀采用了超臨界水氧化（SCWO）技術(shù)，氧化樣品中的有機(jī)物。SCWO技術(shù)是一種用高溫高壓來分解有機(jī)物的廢水處理技術(shù)。有機(jī)物分析儀所采用的SCWO技術(shù)提供了強(qiáng)勁的氧化能力，能處理高濃度鹽、油及其它物質(zhì)，而此類物質(zhì)曾對工業(yè)應(yīng)用中的在線型分析儀的可靠性造成損害。當(dāng)SCWO技術(shù)同高溫取樣系統(tǒng)一起使用時，就能可靠地、連續(xù)地分析含有高濃度烴污染的難以對付的兩相樣品。這就使煉油廠能夠改進(jìn)監(jiān)測方案，即時收到冷凝水污染警報(bào)，從而保護(hù)設(shè)備資本，延長生產(chǎn)運(yùn)行時間。
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